SCI论文解读(30):吡哆素应用于急性髓系白血病靶向治疗的分子机制

发布单位: 广东省医学会医学科研实验室建设与管理学分会  /  阅读:207 次  /  2022/5/25 8:10:53

晏杰,广州医科大学附属第二人民医院教授,博士生导师。主要致力于研究细胞程序性死亡及炎症的分子调控机制,在过敏、肠炎、哮喘等炎症相关疾病的发病机理和临床干预研究深入。首次提出细胞毒性TNFα调控细胞凋亡的分子通路,研究建立并检验一个新颖的调控TNFα细胞毒效应的非经典模式, 从分子机制上对炎症介导的组织损伤提出了新的解释和证明,更加切合临床实际,对相关领域产生重大影响;结合基础研究与临床应用转化,完成了由500多个FDA批准的小分子化合物库的体外筛选工作,发现多种可以用于细胞程序性坏死干预的化合物,在临床药物的开发方面具有良好的应用前景。现为广东省医学会医学科研实验室建设与管理学分会青年委员。

20208月,广州医科大学附属第二医院陶爱林教授研究团队和晏杰教授课题组在肿瘤机制和临床治疗权威期刊《Cancer Letters》(影响因子7.36JCR分区1区,肿瘤研究领域Top 20杂志)上发表了题为Pyridoxine selectively induces monocyte macrophages death as specific treatment of acute myeloid leukemia的论文。广州医科大学附属第二医院晏杰教授和陶爱林教授为本论文共同通讯作者,杨威博士为本论文第一作者。 

急性髓性白血病(Acute Myelocytic LeukemiaAML)是一种侵袭性血液系统恶性肿瘤,疾病逐渐发展会对当前化疗药物产生耐药性,导致多数患者最终复发,生存率较低;化疗药物对健康的正常细胞也具有非特异性的细胞毒性。因此迫切需要研究开发新的低毒性且对 AML 具有特异性杀伤作用的天然小分子药物。在这项工作中,研究者通过FDA批准的小分子化合物库筛选了能够选择性诱导单核-巨噬细胞程序性死亡的特异性化合物,确定了吡哆素对白血病细胞系THP-1U937的选择性杀伤作用,并且能够诱导AML 患者来源的原代 AML 细胞死亡;进一步的分子机制研究表明,吡哆素可以通过两种不同的分子通路杀伤肿瘤细胞:在U937细胞中发生caspase-3依赖的细胞凋亡,在THP-1细胞中发生caspase3-GSDME 介导的细胞焦亡;体内实验证实吡哆素能够延缓THP-1白血病小鼠模型的疾病进展。该研究发现为吡哆素应用于AML临床治疗提出了分子理论机制和潜在的基础-临床转化潜能。

 

 

 

吡哆素,又称维生素 B6,化学结构如图A所示。研究数据证实,吡哆素能够选择性诱导人-鼠单核-巨噬细胞系死亡,而对其他细胞系并不产生细胞毒效应;通过Annexin/PI染色和流式细胞术分析表明,在两种白血病细胞系中, THP-1 U937 细胞受吡哆素刺激后,可能经历不同的死亡方式。

 

 

 

 因此,研究者进一步检测了吡哆素诱导的单核细胞死亡的分子调控机制:活细胞成像仪观察了吡哆素诱导细胞死亡的形态变化,结果发现 THP-1 细胞逐渐胀大,并且 PI 染料在早期就进入细胞,并在细胞核着色,而 U937细胞则是明显的分裂成凋亡小体;通过Western Blot 进一步从分子水平检测了单核细胞的死亡方式,结果表明 THP-1 细胞经历了 caspase-3-GSDME 依赖的细胞焦亡途径,而 U937 细胞由于 GSDME 的表达缺失,细胞呈现caspase 3活化和PARP剪切的典型细胞凋亡通路分子表型。

 

 

 

该研究进一步分析了吡哆素激活的下游分子通路,结果表明:通过抑制剂封闭 caspase 通路时,更低剂量的吡哆素就可以诱导 THP-1 细胞活力下降,并且促进 LDH 大量释放到细胞外,说明此时 THP-1 经历更剧烈的死亡方式;显微镜检查也证实吡哆素与 Z-VAD 联合处理能够导致 THP-1 剧烈死亡;Western Blot 结果证实 Z-VAD 和吡哆素联合处理可以诱导 THP-1 细胞发生程序性坏死(p-MLKL等分子上调)。

 

 

RNAseq以及ELISA分析表明:吡哆素和 Z-VAD 联用处理能够促进大量的炎性细胞因子和趋化因子的表达(CCL8CXCL3CCL3CXCL8CCL4 IL1β)。结果说明了封闭 caspase 通路后,吡哆素诱导 THP-1 细胞发生坏死的同时,也会以某种未知的途径,促使大量的炎性细胞因子和趋化因子的表达。

 

 

体外实验已经表明吡哆素具有较好的抗肿瘤效果。为进一步验证吡哆素在体内的抗癌作用,该研究选用重度免疫缺陷小鼠(B-NDG 小鼠),通过稳转Luciferase 基因的 THP-1工程细胞构建急性白血病小鼠模型,并通过吡哆素治疗。结果表明,吡哆素治疗后的第 234 周,治疗组小鼠的体内生物发光值分别降低 88.5%66.5% 79.0%。吡哆素平均延长小鼠的 5 天的生存期,在第 20 HE检测结果发现,吡哆素延缓了 THP-1 细胞在小鼠骨髓和脾脏中的肿瘤侵袭情况。

 

 

       本研究还验证了吡哆素对AML病人来源的原代白血病细胞的杀伤作用。通过10 AML 患者的外周血样本提取外周血单核细胞,利用吡哆素刺激原代 AML 细胞。结果显示,吡哆素诱导了原代 AML 细胞死亡,而同等剂量的吡哆素对来自健康捐献者的外周血单核细胞并没有显著的影响,结果充分证实了吡哆素对原代 AML 细胞具有选择性杀伤作用,而对正常血液细胞毒性较低。

本研究首次发现了吡哆素(维生素B6)对单核-巨噬细胞系肿瘤的选择性杀伤作用,且对正常组织细胞毒性低,安全可靠,为AML的疾病治疗提供了新的临床治疗方案。

 

原文链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32860849/IF=7.36